Nejnavštěvovanější odborný portál pro stavebnictví a technická zařízení budov

Energetická efektivita a termodynamická kvalita vytápění

Míra environmentální zátěže způsobené konvenčním otopným systémem je přímo úměrná spotřebě paliva a nepřímo úměrná měrnému vytápěcímu efektu. Významně ji však ovlivňuje i druh paliva a kvalita spalování.

doc. Ing. Ladislav Böszörményi, CSc.
Autor působí v Ústavu budov a prostředí Technické univerzity v Košicích.
Recenzoval: Ing. Belo Füri, Ph.D.

V oblasti vytápění budov existuje velký a poměrně snadno využitelný potenciál úspor fosilních paliv nejen na straně výroby, přenosu a distribuce, ale i na straně spotřeby. Snížení spotřeby fosilního paliva na krytí konkrétní potřeby tepla lze dosáhnout zlepšením energetické efektivnosti generování vytápěcího výkonu a (nebo) využíváním obnovitelných zdrojů energie. Pro zlepšení energetické efektivnosti vytápění je nevyhnutelné zvýšit termodynamickou kvalitu procesu výroby tepla bez ohledu na to, zda se při tom využívá fosilní nebo obnovitelný zdroj energie.

Energetická efektivita a termodynamická kvalita otopného systému

Teplo využívané pro zásobování budov pochází zpravidla z chemicky vázané energie paliva, které se získává z vyčerpatelných (fosilní paliva) nebo nevyčerpatelných zdrojů (biomasa). V současnosti mezi nimi dominují fosilní paliva, na jejich bázi však není možné zabezpečit trvale udržitelné zásobování teplem. Také proto patří mezi hlavní priority energetické politiky EU správná motivace a podpora nahrazování fosilních paliv obnovitelnými zdroji, z nichž se zatím nejvíce využívají pevná a plynná biopaliva. Ta se sice považují za CO2-neutrální, ve větší či menší míře však též zatěžují životní prostředí. Z tohoto důvodu je nevyhnutelné využívat všechny druhy paliv co nejefektivněji, přičemž se musí výrazněji prosadit i energie slunečního záření a geotermální energie, které jsou k dispozici v přírodě ve formě tepla, takže se z nich vytápěcí výkon získává bez spalování, a tedy i bez přímé emise škodlivin.

V současnosti se u nás při hodnocení efektivity procesů energetických proměn a také při generování vytápěcího výkonu využívá většinou jen entalpická metoda založená na aplikaci I. věty termodynamiky, která je termodynamickou interpretací univerzálního zákona zachování energie. Tato metoda umožňuje hodnotit efektivitu procesů na základě energetické bilance vhodně ohraničené termodynamické soustavy, mezi níž a jejím okolím se příslušný proces uskutečňuje. Přesněji jde o hodnocení poměrem získané užitečné energie a do procesu přivedené energie, tedy podle velikosti energetické účinnosti, která hodnotí velikost energetických ztrát vznikajících v příslušném procesu. Tato metoda však neumožňuje rozlišit jednotlivé druhy energie podle jejich kvality, a tak ani číselně vyjádřit změny kvality energie při jejích přeměnách. Výsledky v důsledku toho ukazují často velmi deformovaný obraz o termodynamické kvalitě analyzovaných procesů.

O odstranění zásadního nedostatku entalpické metody zohledněním kvality tepelné energie její pracovní schopností se snažili mnozí autoři. Za relativně úspěšnou lze považovat jen iniciativu Ranta [15], který pracovní schopnost tepla, přesněji její část, která se dá přeměnit na mechanickou práci, nazval exergií a nepřeměnitelnou část anergií.

K tomu, aby se při kvantitativním hodnocení energie mohla číselně vyjádřit i její kvalita, lze doplnit energetické bilancování exergetickou analýzou. Porovnání výsledků energetické a exergetické analýzy vede často k překvapujícím zjištěním. Některé procesy vyznačující se vysokou energetickou účinností spotřebují mnohonásobně více exergie, než je nezbytně potřebné pro jejich realizaci. Typickým příkladem je výroba tepla na vytápění a přípravu teplé vody. Z tohoto důvodu je i pro odborníky z oblasti technických zařízení a energetiky budov důležitá schopnost rozlišit kvalitativní rozdíly mezi jednotlivými druhy energie a číselně je hodnotit. Redakce mnoha odborných časopisů v zahraničí si to uvědomují a exergetická analýza patří mezi jejich oblíbená témata [9], [10], [11], [12], [16],[17].

Zavedení pojmů exergie a anergie umožnilo v termodynamických analýzách částečně nahradit pojem entropie, který mnozí považovali za příliš abstraktní. Využívání těchto pojmů se rozšířilo především v německé odborné literatuře, podle kritiků však jejich zavedení nepřináší nové poznatky pro termodynamické bádání, například v porovnání s Gibbsovým potenciálem. Nespornou výhodou exergetické analýzy však je, že umožňuje identifikovat a číselně vyjádřit nejen kvantitativní ztráty, ale i ztráty způsobené nevratností přeměn energie. Její hlavní nevýhodou je, že teplo hodnotí jednostranně, z hlediska přeměnitelnosti na mechanickou práci. Především při zásobování teplem jsou však nepochybně názornější parametry teplo na vytápění, resp. vytápěcí výkon, než jejich exergie.
Na současném využívání výhod entalpické a exergetické metody je založena teplotně-entropická metoda termodynamické analýzy, která přednostně vyjadřuje tepelný tok ve smyslu II. věty termodynamiky vztahem .

To znamená, že při zkoumání přeměn tepla zachovává ve významné míře jeho intenzitní ( - střední termodynamická teplota při přenosu tepla) a extenzitní ( - změna entropie) parametr. Tato metoda sice nepoužívá pojem energie, avšak uplatňuje její termodynamickou podstatu. Stejně jako exergetická metoda zohledňuje kvantitativní i kvalitativní ztráty při přeměnách energie, využívá však entropii, resp. tok entropie, a ve výsledcích se objevují charakteristické toky tepla a entalpie - stejně jako při entalpické metodě. Charakteristické je pro tuto metodu i vyjádření mechanického výkonu expanze a komprese pomocí termických parametrů na základě Gibbsova-Duhemova vztahu namísto mechanických parametrů ().

V domácí odborné literatuře je teplotně-entropická metoda ještě méně známá než exergetická metoda. Přitom její kořeny sahají až k dílu nejvýznamnějšího slovenského vědce Aurela Stodoly, který v technické odborné práci jako první používal pojem entropie a diagram T,S pro znázornění energetických přeměn. Teoretické základy této metody položil v návaznosti na Stodolovy práce jeho student László Heller, který současně patřil mezi největší kritiky exergetické metody. V současnosti využívá teplotně-entropickou metodu ve svých pracích emeritní profesor technické a ekonomické univerzity v Budapešti Gergely Büki ([4], [5]).
Energetickou efektivitu vytápění lze výstižně vyjádřit hodnotou měrného vytápěcího efektu. Tento kvantitativní ukazatel efektivity využití paliva ve velké míře závisí na kvalitativním ukazateli využití paliva, což se dá vyjádřit exergetickou účinností. V tomto článku se pojem exergie využívá jen pro ilustraci vlivu termodynamické kvality na energetickou efektivitu otopného systému.

Měrný vytápěcí efekt a exergetická účinnost otopného systému

Základním úkolem otopného systému je zabezpečit pro vnitřní mikroklima budovy vyšší teplotu, než je venkovní teplota. V důsledku toho se přenáší tepelný tok , nazývaný tepelná ztráta, z budovy do okolí. Ve smyslu základních zákonů termodynamiky lze tepelný tok rozdělit na dvě složky - exergetický tok a anergetický tok . Při prostupu tepelného toku stavební konstrukcí dochází v důsledku nenávratnosti k úplné přeměně exergie na anergii.
Ve stacionárním provozním režimu se musí do budovy přivést tepelný tok téže velkosti a struktury - tepelný výkon otopného systému. Podle zjednodušené termodynamické představy otopného systému ho lze vyjádřit bilanční rovnicí

(1)

kde je spotřeba paliva,

- výhřevnost paliva,
- tepelný tok přijatý otopným systémem z okolí,
- ztrátový tepelný tok otopného systému.

Z hlediska trvalé udržitelnosti zásobování teplem má při vytápění nejvyšší prioritu snižování spotřeby paliva. Proto je účelné energetickou náročnost otopného systému hodnotit stupněm využití paliva, který lze podle rovnice (1) vyjádřit vztahem:

(2)


V příznivých případech, kdy , bude platit, že . Tento ukazatel proto nemá charakter účinnosti a lze ho nazvat měrným vytápěcím efektem nebo stupněm využití paliva.
Ekvivalentní hodnocení energetické náročnosti je možné na základě hodnoty měrné spotřeby (primární) energie podle vzorce

(3)


a měrné spotřeby paliva podle vzorce

(4)


Hodnota měrného vytápěcího efektu je ohraničena II. zákonem termodynamiky, podle něhož se dá exergetická bilance otopného systému vyjádřit rovnicí

(5)

kde je specifická exergie paliva,

- exergie tepelného toku ,
- exergie tepelného toku ,
- exergie tepelného toku .

Tepelný tok získaný z okolí je zpravidla čistá anergie, tedy . Exergetickou účinnost otopného systému lze v tomto případě definovat vztahem

(6)


Po dosazení známého výrazu:

(7)


dostaneme pro měrný vytápěcí efekt vztah

(8)


kde Ti je teplota ve vytápěných prostorech,

T - venkovní teplota.

V ideálním reverzibilním otopném systému se spotřebuje jen tolik paliva, kolik je ho třeba na přípravu exergetického toku , a platí, že . Podle vztahu (8) je tedy měrný vytápěcí efekt ohraničen hodnotou podle vztahu

(9)


Vzhledem k tomu, že platí vztah , závisí tato hodnota při dané vnitřní teplotě Ti jen na venkovní teplotě T. V případě interiérové teploty ti = 20 °C (Ti = 20 + 273,15) se při změně venkovní teploty v rozmezí od -15 °C až do +15 °C mění v intervalu od 8,71 do 60,94. Všechny skutečné, nevratně pracující otopné systémy však vykazují podstatně nižší hodnoty měrného vytápěcího efektu a vyšší spotřebu paliva, protože ho transformují na vytápěcí výkon s velkými ztrátami exergie.

Konvenční otopné systémy

Zdroje tepla pro konvenční otopné systémy generují tepelný tok potřebný na udržení požadované vnitřní teploty z paliva, přičemž celá jeho anergetická složka je výsledkem ireverzibilních transformačních procesů. V bilanční rovnici (1) je v tomto případě = 0 a měrný vytápěcí efekt těchto systémů, který vlastně odpovídá účinnosti, nemůže být vyšší než 1:

(10)


Exergetická účinnost těchto systémů je proto velmi nízká. Vzhledem k mezní hodnotě = 1 pro ni za konkrétních podmínek vyplývá horní hranice

(11)


Z uvedených vztahů je zřejmé, že u konvenčních otopných systémů bude při venkovní teplotě -15 °C ≤ 0,114, při +15 °C však bude tato hodnota jen ≤ 0,016. Když to porovnáme například s účinností paroplynové elektrárny, která je principiálně totožná s exergetickou účinností a má hodnotu kolem 0,58 (časem může překročit hranici 0,6), velmi rozšířené využívání zemního plynu v konvenčních otopných systémech se jeví jako „termodynamické barbarství”.
V konvenčních otopných systémech se vytápěcí výkon zpravidla přenáší ze zdroje do vytápěných prostorů prostřednictvím určitého nositele tepla, proto je účelné měrný vytápěcí efekt vyjádřit vztahem

(12)


kde je tepelný výkon zdroje tepla,

- účinnost zdroje tepla,
- účinnost přenosu a distribuce tepla.

Měrný vytápěcí efekt podle vztahu (12) dosahuje zpravidla hodnot 0,8 až 0,9, často však i vyšších. Navzdory tomu je dosažitelná exergetická účinnost velmi nízká, což svědčí o neracionálním využívání paliva.
V případech, kdy spalování paliva probíhá přímo ve vytápěných prostorech, distribuční ztráty neexistují, tedy a měrný vytápěcí efekt dosahuje maximálních hodnot - to je reálné v kategorii konvenčních systémů.
Míra environmentální zátěže způsobené konvenčním otopným systémem je přímo úměrná spotřebě paliva a nepřímo úměrná měrnému vytápěcímu efektu. Významně ji však ovlivňuje i druh paliva a kvalita spalování.

Nekonvenční otopné systémy

Výrazný pokrok v racionalizaci využívání paliva představují nekonvenční otopný systémy, které mohou mít měrný vytápěcí efekt . Takových hodnot je možné dosáhnout, je-li vytápěcí výkon (případně jeho významná část) vedlejším produktem jiného procesu přeměny energie (nejčastěji výroby elektřiny - kogenerace) nebo se generuje tepelným čerpadlem. Kogenerační zdroje i tepelná čerpadla jsou teoreticky schopné plně zabezpečit zásobování teplem na vytápění i přípravu teplé vody. Navzdory tomu se v praktických aplikacích (hlavně z ekonomických důvodů) zpravidla kombinují s doplňkovým konvenčním zdrojem tepla.
Solární kolektory se v otopných systémech zatím používají převážně jako doplňkový zdroj. K hodnocení energetické náročnosti a termodynamické kvality těchto systémů by bylo nezbytné popsanou metodiku modifikovat, to však není cílem tohoto příspěvku.

Otopné systémy s kogeneračním zdrojem

Do této kategorie patří systémy, v nichž tepelný výkon pochází ze sdružené výroby elektřiny a tepla. V tomto případě se exergie primárního paliva částečně transformuje na jiný druh exergie - na elektrickou energii - a pro vytápění se využije jen odpadní teplo s relativně malým podílem exergie. Přechod tepelného toku na teplotní úroveň spotřeby - přibližně 20 °C při vytápění a asi 50 °C při přípravě teplé vody - je samovolný.

Zákony termodynamiky neumožňují při kogeneraci exaktně určit rozdělení celkové spotřeby paliva na elektrický a tepelný výkon. Proto lze měrný vytápěcí efekt určit jen orientačně, je však nesporné, že při příznivých kombinacích parametrů dosahuje maximálních hodnot [3]. Správně koncipované a realizované otopné systémy s kogeneračním zdrojem využívají primární energii v největší míře. V současnosti se jejich ekonomické efektivity dosahuje zpravidla v oblasti vyšších výkonů, proto se prosazují především při zásobování většího počtu spotřebitelů soustředěných na relativně malém území. Při současném trendu technického rozvoje se však v blízké budoucnosti mohou prosadit i při zásobování rodinných domů a jiných srovnatelných budov (mikrokogenerace - např. s palivovým článkem nebo Stirlingovým motorem). Investičně jsou sice náročnější než tepelná čerpadla, tato nevýhoda však časem může být vyvážena nižšími provozními náklady. K pohonu totiž mohou využít méně hodnotnou energii, a přitom produkují elektřinu, zatímco tepelná čerpadla ji naopak spotřebují.

Otopné systémy s tepelným čerpadlem

Podle dosažitelné hodnoty měrného vytápěcího efektu patří do kategorie nekonvenčních otopných systémů i systémy s tepelným čerpadlem. Tepelné čerpadlo realizuje v obráceném termodynamickém cyklu přenos tepla z nižší teplotní úrovně, odpovídající přibližně teplotě okolí, na vyšší teplotní úroveň, jíž odpovídá vnitřní teplota ve vytápěných prostorech nebo teplota ohřáté pitné vody. To znamená, že značná část anergetické složky tepelného toku se čerpá z okolí. Z primární energie se čerpá jen relativně malá část její anergetické složky a celá exergetická složka .

Nejjednodušší tepelné čerpadlo je kompresorové tepelné čerpadlo poháněné elektromotorem. V důsledku nízké účinnosti výroby, přenosu a distribuce elektrické energie však otopné systémy založené na jeho aplikaci vykazují poměrně nízkou energetickou efektivitu vyjádřenou měrným vytápěcím efektem podle vztahu

(13)


kde je mechanický výkon na hřídeli kompresoru tepelného čerpadla (TČ),

- elektrický příkon motoru kompresoru,
- účinnost motoru a spojky,
COP - výkonové číslo (vytápěcí faktor) TČ,
- účinnost výroby, přenosu, transformace a distribuce elektrické energie (zohledňuje i vlastní spotřebu).

Energetická efektivita otopného systému s tepelným čerpadlem v rozhodující míře závisí na výsledné účinnosti , s jakou se získává elektřina využívaná k pohonu kompresoru TČ. Její hodnota závisí kromě struktury zdrojů elektrické energie i na technické úrovni zdrojů a na přenosové a distribuční soustavě a nedá se dost spolehlivě určit. Podle podkladů získaných ze Spolkového ministerstva hospodářství v Německu byla tato hodnota před přibližně 20 lety asi 30 %. Vzhledem k možnosti zvýšení se bude uvažovat o hodnotách 32 % (pesimistický odhad) a 37 % (optimistický odhad).
Při vytápění rodinných domů lze předpokládat hodnoty ostatních parametrů: = 1,00, = 0,98. Měrný vytápěcí efekt tak bude záviset na výkonovém čísle TČ podle vztahu

= 0,3136.COP podle pesimistického odhadu,
= 0,3626.COP podle optimistického odhadu.

To znamená, že otopný systém s kompresorovým TČ poháněným elektromotorem je energeticky efektivnější než konvenční vytápěcí systém s moderním plynovým kotlem s měrným vytápěcím efektem (účinností) = 0,94 při hodnotách výkonového čísla

COP > COPmin ≈ 3 podle pesimistického odhadu
(14)
COP > COPmin ≈ 2,6 podle optimistického odhadu.

V jiných případech vykazuje tento systém vyšší spotřebu primární energie.
Relace (14) vyjadřuje jen podmínku energetické efektivnosti aplikace TČ s elektrickým pohonem. Vzhledem k podstatně vyšší investiční náročnosti jsou pro jejich ekonomickou efektivitu v tržních podmínkách potřebné vyšší hodnoty COP.
Tepelné čerpadlo typu vzduch - voda podmínku (14) plní takto:

  • při ohřívání vytápěcí vody na 35 °C při venkovních teplotách t ≥ 5°C podle pesimistického odhadu a při teplotách t ≥ -10°C podle optimistického odhadu,
  • při ohřívání na 40 °C při venkovních teplotách t ≥ 12,5°C podle pesimistického odhadu a t ≥ 0°C podle optimistického odhadu,
  • při ohřívání na teplotu 45 °C při venkovních teplotách t ≥ 15°C podle pesimistického odhadu a t ≥ 2,5°C podle optimistického odhadu,
  • při ohřívání na 50 °C jen při teplotách t ≥ 10°C podle optimistického odhadu,
  • při ohřívání na 55 °C podmínka není splnitelná.

Konkurenceschopnost takového TČ je v porovnání s moderním plynovým kotlem podle uvedeného přehledu dost nízká i z hlediska energetické efektivnosti. Z tohoto důvodu by se neměla ohřívat vytápěcí voda na teplotu vyšší než 40 až 45 °C. Při tak nízkých teplotách přívodní vytápěcí vody způsobují velké nároky na velikost výměnné plochy vnitřních spotřebičů tepla jejich vysokou investiční náročnost. A stále je tu ještě problém přípravy teplé vody, který se při aplikacích takových TČ řeší zpravidla pomocí elektrického ohřívače. Pokud se přitom navíc vezme v úvahu, že na krytí špičkového zatížení mají tato TČ často zabudovaný elektrokotel, vychází, že TČ vzduch - voda, využívající teplo atmosférického vzduchu s elektropohonem, může v našich podmínkách spotřebovat více primární energie než vytápěcí systém s moderním plynovým kotlem. Tvrzení, že TČ dosahují úspory primární energie už od hodnot COP = 1, tedy že každé TČ je energeticky i ekologicky (únik CO2) výhodnější než spalování fosilního paliva v kotli ([7]), je v této souvislosti nepochopitelné. V [18] je uvedený údaj odhadnut reálněji - na COPmin = 2,6.

Paušální podpora takových TČ by znamenala podporu neefektivnosti a nadměrného zvyšování potřeby elektrické energie, což je vzhledem k nepříznivému vývoji na zdrojové straně elektrizační soustavy to, co národnímu hospodářství nejméně chybí. Opodstatněná by však mohla být při aplikacích v kombinaci se zemním kolektorem, v němž se atmosférický vzduch ohřeje na teplotu, při níž TČ pracuje s COP > COPmin.

Využívání solárních kolektorů

Mezi technologiemi výroby tepla pro zásobování budov vede k největší úspoře primární energie plně solární a geotermální zásobování teplem. Zatímco však solární energie je k dispozici všude, geotermální energie s vyhovujícími parametry je dostupná jen v některých lokalitách. Proto je logické, že největší přínos k plnění záměru energetické politiky snižovat spotřebu fosilních paliv má podpora solárních kolektorů.

Technologie založené na solárně-termální konverzi se stále více zdokonalují, je třeba však objektivně konstatovat, že závisí na povětrnostních podmínkách víc než konkurenční technologie výroby tepla.
Velký potenciál ke zmírnění této nevýhody solárních kolektorů existuje v oblasti akumulace tepla. V blízké budoucnosti by se mohly rozšířit technologie akumulace do latentního tepla vhodných materiálů a sorpční technologie.

Dlouhodobou akumulaci solárního tepla však vyřešila elegantně příroda, a to procesem fotosyntézy, v němž se vytváří biomasa. Proto je pro podporu udržitelného vývoje v oblasti zásobování budov teplem v budoucnosti nevyhnutelné dosáhnout dominance technologií kvazi plně solárního zásobování teplem, které jsou založeny na kombinaci využívání energie slunečního záření pomocí kolektorů a akumulované formy solární energie (biomasy) pomocí kotlů na palivové dřevo, štěpky, pelety nebo brikety. Není tedy náhodné, když se současně s podporou solárních kolektorů počítá i s podporou kotlů na biomasu. V těchto systémech kvazi plně solárního zásobování teplem má v současnosti dominantní podíl na krytí celkové roční potřeby tepla biomasa. Předmětem intenzivního vývoje jsou však systémy centralizovaného solárního zásobování teplem se sezónní akumulací, v nichž může solární pokrytí dosáhnout 50 až 70 %.

Závěr

Čerpání tepla je technologie určená především na výrobu chladu. V této oblasti nemá prakticky konkurenci. Nejefektivnější jsou takové aplikace TČ, při nichž se využívá současně jejich chladicí i vytápěcí výkon. Jde o TČ integrovaná do technologických procesů (především v chemickém a potravinářském průmyslu), v nichž je nezbytné jeden nebo několik látkových toků ochlazovat a současně jiný tok nebo jiné toky ohřívat při relativně malém rozdílu mezi jejich teplotami. V této souvislosti lze TČ považovat za významné technické prostředky, které můžeme smysluplně využít při realizaci optimalizované tepelné integrace procesů [6] (v odborné literatuře je více známá jako pinch-technologie, která byla vyvinuta na univerzitě v Manchestru pod vedením prof. Linnhoffa).

Samozřejmě lze čerpání tepla využít i při výrobě tepla na vytápění. U těchto aplikací se TČ výrazně odlišují od ostatních zdrojů tepla v tom, že teplo dopravují z nižší teplotní úrovně na vyšší. K získání méně hodnotného tepla se přitom spotřebuje vysokohodnotná energie (mechanická, resp. elektrická) potřebná k realizaci obráceného termodynamického cyklu. U ostatních zdrojů přechází teplo z vyšší teplotní úrovně na nižší samovolně. Už tato skutečnost sama o sobě naznačuje, že TČ mohou z hlediska energetické efektivnosti těmto zdrojům těžko konkurovat. Navzdory tomu v příznivých podmínkách mohou být mnohé správně navržené a realizované aplikace TČ smysluplné, například:

  • jde-li o současné využívání vytápěcího a chladicího efektu při komplexním řešení vytápění, větrání a klimatizace,
  • při vysokém podílu elektřiny vyráběné ve vodních elektrárnách, kdy i cenově nejdostupnější TČ vzduch - voda s elektrickým pohonem mohou pracovat efektivně při nižších hodnotách COP,
  • jde-li o využívání geotermální energie a odpadního tepla, které vzniká při teplotě vyšší, než mají přírodní nízkoteplotní zdroje,
  • při nahrazení elektrického vytápění jsou TČ vždy energeticky efektivní, jejich ekonomická efektivita je však zpochybnitelná,
  • jde-li o aplikace TČ poháněného plynovým motorem - tyto aplikace jsou energeticky efektivní, ekonomickou efektivitu však vykazují zpravidla jen při vyšších výkonech,
  • v systému solárního centralizovaného zásobování teplem na zvýšení akumulační schopnosti sezónního zásobníku tepla.

Hlavním kritériem podpory zvyšování energetické efektivnosti a využívání obnovitelných zdrojů energie by měla být úspora fosilního paliva. Štědrá paušální podpora TČ by zřejmě vedla k rozšíření cenově nejdostupnějšího řešení, jímž je kombinace TČ vzduch - voda s elektrickým pohonem se špičkovým elektrokotlem, pokud je zdrojem tepla atmosférický vzduch. Tato alternativa sice zabezpečí lokální čistotu a vysoký komfort vytápění, zvyšuje však spotřebu elektřiny, což je nežádoucí a v konečném důsledku se spotřeba primární energie v porovnání s moderním plynovým kotlem může zvýšit. Neexistují tedy důvody pro podporu konkurenceschopnosti takových TČ. Navzdory tomu se zřejmě rozšíří, neboť umožní nahradit zemní plyn, který po plynové krizi lze považovat za rizikový.

Efektivnější jsou aplikace TČ typu země - voda a voda - voda, je-li zdrojem podzemní voda, geotermální voda nebo odpadová voda od určité minimální teploty. Tyto aplikace jsou poměrně ekonomicky náročné, proto by byla opodstatněná určitá podpora jejich konkurenceschopnosti v závislosti na úspoře fosilních paliv. Smysluplné může být také například čerpání tepla z vody v existujících studních, které se již nevyužívají pro zásobování vodou. V této oblasti je poměrně velký potenciál díky rozšiřování systémů centralizovaného zásobování vodou.

Příspěvek vznikl v souvislosti s řešením výzkumného projektu VEGA 1/3234/06.

Literatura

1. Allard, F.: REHVA strategic plan to enhance research activity in order to improve energy effiíciencyand environmental quality of European buildings. In: Magyar Épületgépészet, 2007, č. 6.
2. Baehr, D., H.: Thermodynamik. 8. Auflage, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, New York, 1992.
3. Böszörményi, L. st. - Böszörményi, G.: The Barriers and Possibilities of Heat Supply Sustainibility. In: ASHREA Transactions Volume 114, Part 2.
4. Büki, G.: Kapcsolt energiatermelés. Műegyetemi Kiadó, 2007.
5. Büki, G.: Energiaátalakitás, gáz- és gőzerőművek. Akadémiai Kiadó, 2000.
6. Ferner, H. - Schnitzer, H.: Optimierte Wärmeintegration in Industriebetrieben. Graz: Technische Universität, 1990.
7. Havelský, V.: Porovnanie možností efektívneho využitia tepelných čerpadiel v podmienkach SR. In: TZB Haustechnik, 2008, č. 2.
8. Havelský, V.: Tepelné čerpadlá versus slnečné kolektory - ešte raz. In: TZB Haustechnik, 2008, č. 5.
9. Halász Gy-né - Kalmár, T.: Különböző hőtermelővel ellátott fűtési rendszerek exergetikai összehasonlitása. In: I.: Magyar Élületgépészet, 2007/12, II.: Magyar Épületgépészet, 2008/1-2.
10. Hemzal, K.: Použití exergie k hodnocení sdílení tepla v technice prostředí. In: Vytápění, větrání, instalace, 2008/3.
11. Kalmár, F.: Központi fűtési rendszerek exergetikai elemzése. In: Debreceni Műszaki Közlemények, 2006, 2. sz.
12. Kontra, J.: A geotermális energia és az exergia-szemlélet. In: Magyar Épületgépészet, 2005/2.
13. Kirn, H. - Hadenfeldt, A.: Anwendung von Elektrowärmepumpe. Karlsruhe: Verlag C. F. Müller, 1987.
14. Novák, M.: Tepelné čerpadlá verzus slnečné kolektory. In: TZB Haustechnik 2008, č. 4.
15. Rant, Z.: Exergie, ein neues Wert für technische Arbeisfähigkeit. Forsch. Ingenieurwes. 22., 1956.
16. Schmidt, D.: Design of low exergy buildings. In: International Journal of Low Energy and Sustainable Buildings, Vol. 3, 2003.
17. Simon, T.: Az exergiaszemlélet jelentősége a mérnöki gyakorlatban. In: I.: Magyar Épületgépészet, 2008/4, II.: Magyar Épületgépészet, 2008/5.
18. Tomlein, P.: Tepelné čerpadlá - využitie obnoviteľných zdrojov energie. In: TZB Haustechnik, 2008, č. 5.

English Synopsis
Energy efficiency and thermodynamic quality of the heating

The rate of environmental burden of conventional heating system is directly proportional to fuel consumption and inversely proportional to specific heating effect. However, it significantly influenced by the type of fuel and quality of combustion.

 
 
Reklama